龍江電站導流洞塌方處理

黃相軍，王 鶴

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

龍江水電站樞紐工程位于云南省德洪州潞西縣境內，壩址處在龍江干流的下游河段，樞紐布置由混凝土雙曲拱壩、引水隧洞和發電站廠房等組成，最大壩高115 m，電站裝機3臺，總裝機容量240 MW。大壩施工采用隧洞過流、圍堰一次斷流，全年施工的導流方式。

1 導流洞塌方原因

龍江水電站導流洞工程于2006年開工，開挖方式分上下兩層開挖，上半洞于2007年6月23日貫通，2007年8月5日晚11時左右，樁號導0+084.46 m～導0+116.16 m 段，頂拱突然滲水，鋼拱架臨時支護突然變形，2007年8月5日晚12時左右發生了大范圍的塌方，該段導流洞全部被碎渣封堵。地表出現了較大的塌陷，面積約500 m2。事后經過認真分析，認為塌方的原因主要有以下幾個方面。

1）地質條件差。導流洞塌方（樁號0+088.00～0+112.60 m）段位于F2斷層破碎帶及影響帶范圍內（樁號導 0+065.00 m～導 0+124.00 m），該部位節理裂隙發育，巖體完整性差，巖石風化劇烈，透水性強，斷層與洞向平行，以斷層泥糜棱巖、壓碎帶為主，裂隙充填泥，巖體呈角礫、泥砂、巖屑狀散體結構，為Ⅴ類圍巖。另外，該段隧洞又地處淺埋段，圍巖最小厚度僅10 m左右，因此極易產生塌方。

2）連續降雨。7，8兩月正值雨季，8月5日前連續降雨數天，大量雨水滲入巖石裂隙及洞頂覆蓋層內，使圍巖及洞頂覆蓋層達到飽和。而洞頂地表又沒有良好的排水設施，又加快了圍巖及洞頂覆蓋層達到飽和的速度。圍巖及洞頂覆蓋層達到飽和后，抗剪切能力下降，導致洞頂圍巖失穩產生塌方至地表。

3）永久支護不及時。導流洞塌方（導0+084.46 m～導0+116.18 m）段位于斷層破碎帶及影響帶（樁號為導0+059.46 m～導0+124.46 m）范圍內，為Ⅴ類圍巖，屬不良地質地段，按設計要求，應及時進行永久支護。但導流洞上半洞于6月23日貫通至8月6日大塌方，前后間隔40多天，開挖臨空時間過長，也是塌方的主要原因。

2 處理設計方案

2.1 上、下游塌方影響段處理方案

根據結構復核結果，上、下游塌方影響段原襯砌結構已不能滿足要求，必須加大襯砌斷面尺寸，如通過擴挖來加大襯砌斷面尺寸，需要拆除頂拱臨時支撐的工字鋼，很容易造成塌方段向上下游側發展，是不可行的，那么加大襯砌斷面的唯一途徑就是縮小隧洞內徑，經過綜合分析和反復研究，將隧洞內徑縮小50 cm，縮徑之后隧洞內徑為11.00 m，襯砌厚度：A型襯砌為1.80 m、B型襯砌為1.60 m。縮徑后對結構進行了核算，具體如下：

1）邊界條件界定。計算斷面—將原設計斷面分離式底板調整為整體式結構，底板厚度和邊墻、頂拱相同，混凝土標號調整為C30。

外水水頭—運行期工況外水水頭取0 m，檢修期工況外水水頭取最低發電水位時的水頭，為57.00 m。

內水水頭—運行期工況內水水頭取壩體擋水度汛時的水頭，為32.60 m，檢修期工況內水水頭取0 m。

圍巖壓力—塌落拱頂高程取塌方段開挖后斷層出漏頂高程，由于該段上覆巖體為斷層，計算時按松散體考慮。

單位彈性抗力—底部取5 000 t/m3，邊墻和頂拱取0。

2）襯砌內力和配筋計算。采用國家電力公司中南勘測設計研究院編的《水工隧洞鋼筋混凝土襯砌計算程序》（SDCAD 4.0版）進行計算，配筋結果見表 1、表 2。

2.2 塌方段處理方案

塌方段地表塌陷比較明顯，現場處理方案是將塌方體挖除，使該段變成明拱。為了盡量利用定型鋼模臺車襯砌混凝土，加快施工進度，該段加大襯砌斷面的方法是擴徑。經過反復計算，需要擴徑68 cm，擴徑后隧洞內徑為12.00 m，襯砌厚度為2.00 m。另外，為了減輕運行期塌坑開挖邊坡的意外塌滑對結構的沖擊，結構混凝土施工完成并達到28 d齡期后，塌坑應進行回填，回填材料應以風化砂為主。

表1 A型襯砌段縮徑50 cm后配筋計算結果表

表2 B型襯砌段縮徑50 cm后配筋計算結果表

在外水水頭、內水水頭、圍巖壓力、單位彈性抗力、混凝土標號及結構形式和上下游塌方影響段處理方案采用參數相同的情況下，配筋結果見表3。

表3 塌方段配筋計算結果表

從表1、表2和表3的配筋計算結果來看，結構還是比較合理的。